Question

15．已知某水樣中只可能含有K⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-中的若干種離子，該小組同學(xué)取100mL水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：向樣品中先滴加1mol•L^-1硝酸鋇溶液，再滴加1mol•L^-1硝酸，實(shí)驗(yàn)過程中沉淀質(zhì)量的變化如圖所示：

（1）水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-、CO₃^2-，其物質(zhì)的量濃度之和為0.3mol•L^-1．
（2）寫出BC段曲線所表示反應(yīng)的離子方程式：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O．
（3）由O點(diǎn)到A點(diǎn)變化過程中消耗硝酸鋇的體積為0.03 L．
（4）往D點(diǎn)的濁液中繼續(xù)滴加硝酸銀溶液，沉淀質(zhì)量不再增加，則原水樣中陽離子物質(zhì)的量之和為0.06mol．

Answer 1

分析 依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-，CO₃^2-，又因?yàn)镕e³⁺、Cu²⁺、Al³⁺與CO₃^2-發(fā)生雙水解，CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應(yīng)生成沉淀不能大量存在，所以Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒分析判斷陽離子的存在，原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在．

解答 解：依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-，CO₃^2-，又因?yàn)镕e³⁺、Cu²⁺、Al³⁺與CO₃^2-發(fā)生雙水解，CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應(yīng)生成沉淀不能大量存在，所以Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，則c（SO₄^2-）：c（CO₃^2-）=1：2；原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在；根據(jù)電荷守恒得到：0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl^-）=n（K⁺）推知n（K₊）≥0.06mol，則c（K⁺）≥0.06mol/L，
（1）水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-，CO₃^2-；其物質(zhì)的量濃度之比和=$\frac{0.01mol}{0.1L}$+$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.3 mol•L^-1
故答案為：SO₄^2-、CO₃^2-；0.3 mol•L^-1；
（2）BC段所表示反應(yīng)是碳酸鋇溶于稀硝酸的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）由O點(diǎn)到A點(diǎn)變化過程中是生成碳酸鋇和硫酸鋇沉淀的過程，結(jié)合分析中金屬的硫酸根離子和碳酸根離子物質(zhì)的量計(jì)算可知，消耗硝酸鋇物質(zhì)的量=0.01mol+0.02mol=0，03mol，
故答案為：0.03；
（4）依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在，往D點(diǎn)的濁液中繼續(xù)滴加硝酸銀溶液，沉淀質(zhì)量不再增加，說明原溶液中無氯離子，則原水樣中陽離子物質(zhì)的量之和根據(jù)電荷守恒計(jì)算得到：0.01mol×2+0.02mol×2=n（K⁺）推知：n（K⁺）=0.06mol，
故答案為：0.06．

點(diǎn)評 本題考查了離子反應(yīng)及其計(jì)算，題目難度中等，明確常見離子的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法為解答關(guān)鍵，注意掌握根據(jù)電荷守恒在判斷離子存在的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．